JP2020151972A

JP2020151972A - 繊維補強コンクリートの製造方法

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Publication number: JP2020151972A
Application number: JP2019052611A
Authority: JP
Inventors: 梶尾　聡; Satoshi Kajio; 聡梶尾; 石田　征男; Masao Ishida; 征男石田; 竜岸良; Ryo Kishira; 英孝高橋; Hidetaka Takahashi; 定彦平田; Sadahiko Hirata; 勉石垣; Tsutomu Ishigaki; 悠白井; Yu Shirai
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp; Nippo Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; Nippo Corp
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-24

Abstract

【課題】本発明は、簡便な装置を用いて、繊維がコンクリート中に均一に分散した繊維補強コンクリートを簡易に製造する方法を提供する。【解決手段】本発明は、下記（Ａ）〜（Ｄ）工程を少なくとも１回経た後、アジテータトラックのドラムを回転して繊維補強コンクリートを製造する、繊維補強コンクリートの製造方法である。（Ａ）少なくとも、セメント、細骨材、粗骨材、および水を混練する、コンクリートの混練工程（Ｂ）前記混練したコンクリートをミキサの下方に設置したホッパに貯留する、コンクリートの貯留工程（Ｃ）前記貯留したコンクリートの上面に繊維を静置する、繊維の静置工程。（Ｄ）ホッパのゲートを開放し、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内にコンクリートを積載する、コンクリートの積載工程【選択図】図１

Description

本発明は、繊維が均質に分散した繊維補強コンクリートの製造方法に関する。

耐熱性を要するコンクリートには繊維が多用されていて、今まで、耐熱性を有する種々の繊維補強コンクリートが提案されている。
例えば、特許文献１では、ポルトランドセメント、フライアッシュ、火成岩の細骨材および粗骨材、ポリプロピレン繊維、水、並びに、減水剤を含む、耐熱性に優れた水硬性組成物が提案されている。
また、特許文献２では、固体へ焼結させた石炭フライアッシュを含むコンクリート混合物の耐火性を高めるため、プラスチック繊維を用いたコンクリート混合物が提案されている。
さらに、特許文献３では、コンクリート等に、鋼繊維と、合成高分子材料からなる繊維等が添加された、高靭性・高耐火性のセメント配合体が提案されている。

ところで、繊維補強コンクリートを実機レベルで製造する方法は、繊維を、生コンクリートプラントのミキサに投入する方法と、生コンクリートを積載したアジテータ車に投入してドラムの高速回転により混合する方法がある。
これらの内、生コンクリートプラントのミキサに投入する方法は、繊維を均一に混合できるものの、繊維がミキサに付着するため、繊維補強コンクリートを混練した後に、繊維を含まない普通のコンクリートを混練すると、繊維が普通のコンクリートに混入するおそれがあり、また、繊維の除去作業が必要なため、ミキサ内の清掃の手間が増大する。一方、生コンクリートを積載したアジテータ車に繊維を投入する方法は、投入した繊維が上手くほぐれず、繊維がコンクリート中に均一に分散しない場合がある。また、コンクリート中に繊維を一定の速度で効率よく投入するには、繊維の投入のためのベルトコンベアの設置や、ベルトコンベアの周辺に足場を組む必要があり、これも多大な労力を要する。

そこで、繊維を均一に分散させる装置や方法がいくつか提案されている。
例えば、特許文献４に記載の装置は、振動を連続して加えて繊維を分散させながら排出する容器と、該容器に振動を加える電動振動機と、該振動機を駆動する駆動回路と、前記容器に収納された繊維の分散性に対応した最適な周波数に制御する制御器と、前記排出された繊維の計量を行う計量器とを有する補強繊維供給装置である。
また、特許文献５に記載の装置は、樹脂繊維塊をホッパー内に搬送する搬送装置と、前記搬送された樹脂繊維塊を、回転機構により掻き取って分散を行う回転分散装置と、該回転分散装置にて跳ね飛ばされた樹脂繊維を、滞留させて分散を行う上部固定分散桿と、前記上部固定分散桿より落下した樹脂繊維を、滞留させて分散を行う下部固定分散桿と、前記手段にて分散された樹脂繊維を吸引するとともに、搬送管を経由して外部の練り混ぜ機に均一に投入するブロアとからなる繊維分散装置である。
さらに、特許文献６の製造方法は、コンクリートが投入されたミキサ中に、切断された繊維を連続的に投入しつつ、コンクリートを混練して、前記切断繊維をコンクリート中に混合分散させる、繊維補強コンクリートの製造方法である。
しかし、特許文献４および５に記載の装置は複雑で高コストであり、また、特許文献６に記載の製造方法では、繊維の均一分散がまだ充分とは云えない。

特開２０１６−１６０１６１号公報特開２００１−３２８８５５号公報特開２００２−１９３６５４号公報特開平１０−２２５９２１号公報特開２００７−３０８８５４号公報特開２００４−９５４７号公報

したがって、本発明の目的は、簡便な装置を用いて、繊維がコンクリート中に均一に分散した繊維補強コンクリートを簡易に製造する方法を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決する手段を種々検討したところ、下記（Ａ）〜（Ｄ）工程を経た後に、アジテータトラックのドラムを回転して繊維補強コンクリートを製造する方法は、前記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記の構成を有する繊維補強コンクリートの製造方法である。
［１］下記（Ａ）〜（Ｄ）工程を少なくとも１回経た後、アジテータトラックのドラムを回転して繊維補強コンクリートを製造する、繊維補強コンクリートの製造方法。
（Ａ）少なくとも、セメント、細骨材、粗骨材、および水を混練する、コンクリートの混練工程
（Ｂ）前記混練したコンクリートをミキサの下方に設置したホッパに貯留する、コンクリートの貯留工程
（Ｃ）前記貯留したコンクリートの上面に繊維を静置する、繊維の静置工程。
（Ｄ）ホッパのゲートを開放し、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内にコンクリートを積載する、コンクリートの積載工程
［２］前記繊維がポリプロピレン繊維である、前記［１］に記載の繊維補強コンクリートの製造方法。
［３］前記アジテータトラックのドラムの回転速度が６〜１３ｒｐｍである、前記［１］または［２］のいずれかに記載の繊維補強コンクリートの製造方法。
［４］前記アジテータトラックのドラムの回転時間が６０〜１５０秒間である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の繊維補強コンクリートの製造方法。

本発明の繊維補強コンクリートの製造方法によれば、簡便な装置を用いて、繊維がコンクリート中に均一に分散した繊維補強コンクリートを簡易に製造できる。

本発明の繊維補強コンクリートの製造方法の各工程の一例を示す図であって、（Ａ）はコンクリートの混練工程、（Ｂ）はコンクリートの貯留工程、（Ｃ）は繊維の静置工程、および、（Ｄ）はコンクリートの積載工程を示す。

本発明の繊維補強コンクリートの製造方法は、前記のとおり、（Ａ）コンクリートの混練工程、（Ｂ）コンクリートの貯留工程、（Ｃ）繊維の静置工程、および、（Ｄ）コンクリートの積載工程を含む方法である。以下に、前記各工程に分けて、本発明を詳細に説明する。

（Ａ）コンクリートの混練工程
該工程は、図１の（Ａ）に示すように、少なくとも、セメント、フライアッシュ、細骨材、および粗骨材を混練する工程である。これらの材料について以下に説明する。

（１）セメント
該セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、ホワイトセメント、およびエコセメントから選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記セメントは、さらに高炉スラグ粉末、フライアッシュ、石炭灰、石灰石粉末、および珪石粉末から選ばれる１種以上を含んでもよい。
また、単位セメント量は、強度発現性の向上のため、好ましくは１５０〜４００ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは２００〜３５０ｋｇ／ｍ^３である。

（２）細骨材
該細骨材は、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、硅砂、スラグ細骨材、および軽量細骨材等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、前記細骨材は天然骨材のほか、人工骨材や再生骨材を用いることができる。
また、単位細骨材量は、コンクリートのワーカビリティの確保と、乾燥収縮の抑制のため、好ましくは７５０〜１０５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは８００〜１０００ｋｇ／ｍ^３ある。

（３）粗骨材
該粗骨材は、砂利、砕石、スラグ粗骨材、および軽量粗骨材等から選ばれる１種以上が挙げられる。また、粗骨材は、前記細骨材と同様に、天然骨材のほか再生骨材を用いることができる。
また、単位粗骨材量は、コンクリートのワーカビリティの確保と、乾燥収縮の抑制のため、好ましくは７５０〜１０５０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは８００〜１０００ｋｇ／ｍ^３ある。

（４）水
水は、水道水、下水処理水、生コンクリートの上澄み水等が挙げられ、コンクリートの凝結や流動性に影響を与えない水であれば使用できる。
また、単位水量は、流動性を確保するため、好ましくは１４０〜１９０ｋｇ／ｍ^３、より好ましくは１６０〜１８０ｋｇ／ｍ^３である。

（Ｂ）コンクリートの貯留工程
該工程は、図１の（Ｂ）に示すように、前記混練したコンクリートをミキサの下方に設置したホッパに貯留する工程である。

（Ｃ）繊維の静置工程
該工程は、図１の（Ｃ）に示すように、前記貯留したコンクリートの上面に繊維を静置する工程である
該繊維は、金属繊維および有機繊維から選ばれる１種以上である。これらの内、該金属繊維は、鋼繊維およびチタン繊維等が挙げられる。これらの中でも、低コストのため鋼繊維が好ましい。該鋼繊維は、特に限定されないが、例えば、炭素鋼やステンレス鋼等からなる鋼繊維を用いることができる。また、有機繊維は、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、およびセルロース繊維等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも、低コストのためポリプロピレン繊維やビニロン繊維が好ましい。
コンクリート中の繊維の含有率は、コンクリートの曲げ靱性を確保するため、好ましくは０．７体積％以上、より好ましく０．７〜３．０体積％、さらに好ましくは０．８〜２．０体積％である。

（Ｄ）コンクリートの積載工程
該工程は、図１の（Ｄ）に示すように、ホッパのゲートを開放し、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内にコンクリートを積載する工程である。

そして、前記（Ａ）〜（Ｄ）工程を少なくとも１回経た後、アジテータトラックのドラムを回転して繊維補強コンクリートを製造する。前記（Ａ）〜（Ｄ）工程の繰返し回数は、ミキサの容量と現場でのコンクリートの使用量の関係で決まるため、一義的には決められないが、少なくとも１回、または２回以上である。また、繊維がコンクリート中に、より均一に分散するためには、アジテータトラックのドラムの回転速度は、好ましくは６〜１３ｒｐｍ、より好ましくは８〜１２ｒｐｍであり、アジテータトラックのドラムの回転時間は、好ましくは６０〜１５０秒間、より好ましくは９０〜１２０秒間である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
使用材料
（１）普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（２）フライアッシュＩ種
（３）玄武岩砕砂（細骨材、Vulcan Material社製）
（４）玄武岩砕石（粗骨材、Vulcan Material社製）
（５）ポリプロピレン繊維
直径１０ｄｔｅｘ、長さ１２ｍｍのフィラメント５０本が、連糸形状を有して、分離可能な連結部で接合されたポリプロピレン製の繊維で、比重は０．８５である。
（６）高性能ＡＥ減水剤（フローリック社製）
商品名はフローリックＳＦ５００Ｓである。
（７）ＡＥ剤（フローリック社製）
商品名はフローリックＡＥ４である。
（８）上水道水

２．実施例
表１の配合に従い、前記各材料を用いて混練しコンクリートを製造した。具体的には、
（Ａ）普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、細骨材、および粗骨材を、生コンプラントの強制練り二軸ミキサに投入して、５秒間空練りした後、水および混和剤を投入して、１分間混練した。ただし、コンクリートの混練量は１．０ｍ^３とした。
この混練後、
（Ｂ）二軸ミキサから排出したコンクリートを、二軸ミキサの下方に設置したホッパに貯留した。
（Ｃ）コンクリート全量がホッパに貯留されたことを確認した後、コンクリート上面にポリプロピレン繊維１．７０ｋｇを静置した。
次に、
（Ｄ）ホッパのゲートを開放し、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内にコンクリートを積載した。
前記（Ａ）〜（Ｄ）の工程を合計で３回繰返し、合計で３．０ｍ^３のコンクリートをアジテータトラックに積載した後、ポリプロピレン繊維をコンクリート中に分散させるため、
（Ｅ）アジテータトラックのドラムを１０ｒｐｍで９０秒間回転した。

３．比較例
表１の配合に従い、前記各材料を用いて混練しコンクリートを製造した。具体的には、
（Ａ）普通ポルトランドセメント、フライアッシュ、細骨材、および粗骨材を、生コンプラントの強制練り二軸ミキサを使用して二軸ミキサに投入して、５秒間空練りした後、水および混和剤を投入して１分間混練した。ただし、コンクリートの混練量は１．０ｍ^３とした。
この混練後、
（Ｂ´）二軸ミキサより排出したコンクリートを、ホッパを経由して、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内に積載した。
前記（Ａ）および（Ｂ´）の工程を合計で３回繰返し、合計で３．０ｍ^３のコンクリートをアジテータトラックに積載した後、
（Ｃ´）ポリプロピレン繊維５．１ｋｇをアジテータトラックのドラム内に投入し、コンクリート中にポリプロピレン繊維を分散させるため、アジテータトラックのドラムを１０ｒｐｍで９０秒間回転した。

４．ポリプロピレン繊維の分散性試験
トラックアジテータのドラム内から排出される、前記実施例および比較例のコンクリートの流れを、初期、中期、および終期の３期間に分け、それぞれの期間の流れの部分から、各２５リットル程度のコンクリートを分取した。
この分取したコンクリートから試験に供する試料を採取して、ＪＩＳＡ１１２８「フレッシュコンクリートの空気量の圧力による試験方法−空気室圧力方法」に規定する容器を転用して、試料の表面と該容器の上面が一致するまで、該容器に試料を充填した。
次に、容器に充填した試料の全部を水で洗い流しながら、ポリプロピレン繊維を分離して回収した。
さらに、この回収したポリプロピレン繊維を、１０５℃で恒量になるまで乾燥して、その質量（Ｗ_ｐｐ）を測定した。ポリプロピレン繊維混入率は、下記式を用いて算出した。なお、前記試験は２回行い、２回の平均値をポリプロピレン繊維混入率として求めた。
Ｖ_ｆ＝Ｗ_ＰＰ／（Ｖ・ρ_ｐｐ）
ただし、Ｖ_ｆはポリプロピレン繊維混入率（％）、Ｗ_ＰＰは容器内のポリプロピレン繊維の質量（ｇ）、Ｖは容器の容積（ｃｍ^３）、ρ_ＰＰはポリプロピレン繊維の比重（ｇ/ｃｍ^３）を表す。この試験結果を表２に示す。
表２に示すように、比較例におけるポリプロピレン繊維混入率は、各期間でバラツキが大きいが、実施例におけるポリプロピレン繊維混入率は、各期間とも同程度の値であり、そのバラツキは極めて小さい。
したがって、本発明の繊維補強コンクリートの製造方法によれば、簡便な装置を用いて、ポリプロピレン繊維をコンクリート中に均一かつ簡易に分散させることができる。

Claims

下記（Ａ）〜（Ｄ）工程を少なくとも１回経た後、アジテータトラックのドラムを回転して繊維補強コンクリートを製造する、繊維補強コンクリートの製造方法。
（Ａ）少なくとも、セメント、細骨材、粗骨材、および水を混練する、コンクリートの混練工程
（Ｂ）前記混練したコンクリートをミキサの下方に設置したホッパに貯留する、コンクリートの貯留工程
（Ｃ）前記貯留したコンクリートの上面に繊維を静置する、繊維の静置工程。
（Ｄ）ホッパのゲートを開放し、ホッパの下方に待機したアジテータトラックのドラム内にコンクリートを積載する、コンクリートの積載工程
前記繊維がポリプロピレン繊維である、請求項１に記載の繊維補強コンクリートの製造方法。
前記アジテータトラックのドラムの回転速度が６〜１３ｒｐｍである、請求項１または２に記載の繊維補強コンクリートの製造方法。
前記アジテータトラックのドラムの回転時間が６０〜１５０秒間である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維補強コンクリートの製造方法。